分析化学要点精编武汉大学第四版第5章重量分析法和沉淀滴定.docx

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分析化学要点精编武汉大学第四版第5章重量分析法和沉淀滴定

第8章分析化学中常用的分离和富集方法

§8．1概述

分离和富集方法总要求：

①分离完全；②被测组成的损失减少到可以忽略不计；③方法简单

用回收率来衡量被测组分在分离和富集的效果，

回收率=

常用加入法来测回收率

质量分数

质量分数＞1%

0.01-0.1%

＜0.01%

回收率

回收率＞99.9%

＞99%

＞90-95%

一、沉淀分离法

原理：

利用沉淀反应使待测组分与干扰组分分离

1、常量组分的分离

①氢氧化物沉淀分离

A.用NaOH法：

使两性物质与非两性物质分离

B.氨水法：

可分离的离子；加入NH4Cl的作用:

P273

C.有机碱：

可分离的离子，

D.悬浊液法

②硫化物沉淀分离

根据各种硫化物的溶度积相差比较大的特点，通过控制溶液的酸度来控制S2-浓度，而使金属离子相互分离。

③其它方法：

草酸，铜铁试剂，铜试剂

2、微量组分分离

无机共沉淀剂的沉淀方式:

表面吸附共沉淀；生成混晶共沉淀

有机共沉淀剂的沉淀方式:

例:

有机共沉淀剂的机理是:

1.吸留包夹2.表面吸附3.混晶4.均不是

二、挥发和蒸馏法

原理：

利用物质的挥发性差异而达到分离的目的。

无机物：

氢化物，

氟化物

氯化物，

的氯化物易挥发

有机物：

如C、H、S、N、P等元素的测定

§8.2液-液萃取分离法

一、萃取分离法的基本原理

1、萃取本质

①亲水性：

易溶于水而难溶于有机溶剂的性质

亲水性基因：

水和离子，

疏水性：

难溶于水而易溶于有机溶剂的性质称为疏水性

疏水性基

②萃取本质：

将物质由亲水性转变为疏水性的过程

Ni2+

Ni2+-丁二酮肟螯合物

合物进入CHCl3

亲水性水合离子不带电荷，具疏水性,萃取进入疏水性溶液

③反萃取：

将有机相中的物质转入水相的过程

2、分配系数和分配比

用分配系数和分配比来衡量萃取能力

①分配系数

-------分配定律，

[A]0平衡时，A物质在有机相中的浓度

[A]W平衡时，A物质在水相中的浓度

KD-分配系数热力学常数

适用范围：

浓度较低的稀溶液，且溶质在两相中的均以单一的相同形式存在。

例：

用CCl4萃取I2.

②分配比D表示

C0表示溶质在有机相中各种存在形式的总浓度。

CW表示溶质在水相中各种存在形式的总浓度。

分配比不是常数，与物质的本质、酸度，浓度有关

适用范围广，用CCl4萃取I2时，KD=D

3、萃取百分率E

表示萃取的完全程度

E与D关系：

：

相比，相比一定时，D越大，E越大，即萃取效率越高

当

=1时，等体积萃取，

提高萃取率的方法：

提高分配比，减小相比，增加萃取次数

多次萃取：

设

溶液中含有被萃取物质

用

有机溶剂萃取一次，水相中剩余的被萃取物质为

，进入有机相的为（m0-m1）g

故

若再萃取一次，则剩余在水相中的物质为m2g

萃取n次，则剩余在水相中的物质为mng

萃取百分率

用同样量的萃取剂分多次萃取比一次萃取的效率高.

萃取原则：

少量多次.

例.用有机溶剂10mL萃取100mL水溶液中的某溶质，如果经过3次萃取后萃取率达到99.8%，试计算萃取体系的分配比D.

二、萃取体系

1、螯合物体系：

如Ni―丁二酮肟

2、离子缔合物萃取体系：

3、溶剂化合物萃取体系：

如磷酸三丁酯

4、简单分子萃取体系：

掌握萃取体系名称及典型实例

三、萃取条件的选择

螯合剂，酸度，萃取溶剂，干扰消除

M（w）+nHL（o）=MLn（o）+nH+（w）

影响分配比的因素:

反应的平衡常数、螯合剂浓度、溶液酸度.

例：

对于某萃取体系,萃取平衡可用下式表示

M2+（w）+2HL（o）=ML2（o）+2H+（w）

下标分别表示组分存在有机相和水相中.已知萃取平衡常数K=0.10.先用有机溶剂20.0ml将含有0.100mol/LHL和金属离子全部萃入有机相中.然后将20.0ml水与有机相混合进行反萃取.试问,如果水相中氢离子浓度为0.40mol/L,金属离子反萃取率能否达到99.9%?

解：

，

用水反萃取后,进入水相的质量:

即反萃取率：

四、萃取分离技术

1、萃取方式

①单级；②多级；③连续

2、分层

3、洗涤

4、反萃取

§8.3　离子交换分离法

离子交换分离法：

利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换作用而使离子分离的方法

一、离子交换剂的种类和性质

1、分类

①无机离子交换剂

②有机离子交换剂

A、阳离子交换树脂

树脂的活性交换基因为酸性，它的阳离子可被溶液中的阳离子所交换。

强酸性：

，在酸性、中性和碱性溶液中均可使用

弱酸性：

-COOH，pH＞4使用

酚羟基:

-OHpH＞9使用

B、阴离子交换树脂

树脂的活性交换基团为碱性的，它的阴离子可被溶液中的其它阴离子交换。

强碱型：

季胺基

，在酸性、中性和碱性溶液中均可使用

弱碱型：

伯胺基

，

仲胺基

不宜在碱性溶液中使用

阴离子交换树脂在水溶液中先发生水化作用，其中的可交换基团OH-再与其它的阴离子发生交换作用

R-NH2+H2O=R-NH3+OH-

R-NH3+OH-+Cl-=R-NH3+Cl-+OH-

C、螯合树脂

含有与金属离子生成螯合物的特殊基因，能选择性的交换某些金属离子。

D、大孔树脂

进行功能基反应则成为大孔阴阳离子交换树脂

不进行功能基反应则作为吸附树脂使用

E、氧化还原树脂

F、萃淋树脂

G、纤维交换剂

2、离子交换树脂的结构

是具有网状结构的高聚物，在骨架上有可供离子交换的活性基因。

常用的聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂，是以苯乙烯和二乙烯苯聚合后经磺化制得的聚合物

3、交联度和交换容量

①交联度：

树脂中所含交联剂的质量百分数

与交换性能关系：

交联度低网眼大，溶胀大，选择性不高，以4-14%为宜。

②交换容量

1g干树脂所能交换离子的量（mmol），一般3-6mmoL/g

影响因素：

它决定于树脂网状结构内所含活性基团的数目

二、离子交换树脂的亲和力

树脂对离子的亲和力，反映了离子在交换树脂上的交换能力。

离子半径越小，电荷越高，极化程度越大，亲和力越大。

1、强酸型阳离子交换树脂

a、不同价态的离子，电荷越高，亲和力越大

Na+＜Ca2+＜Al3+

b、当离子价态相同时，水合离子半径越小，亲和力越大

Li+＜H+＜Na+＜NH4+＜K+＜Rb+＜Cs+＜Ag+

C、二价离子的亲和力顺序

Mg2+＜Zn2+＜Co2+＜Cu2+＜Cd2+＜Ni2+＜Ca2+＜Pb2+＜Ba2+

2、强碱型阴离子交换树脂

亲和力顺序：

F-＜OH-＜Cl-＜NO2-＜CN-＜Br-＜C2O42-＜NO3-＜HSO4-＜I-＜SO42-

弱酸型树脂对H+的亲和力最大，弱碱型树脂对OH-的亲和力最大

离子交换分离的基础：

由于树脂对离子亲和力强弱的不同，进行离子交换时，就有一定的选择性。

若各离子浓度相同，则亲和力大的离子先被交换上去，若选用适当的洗脱剂洗脱，则亲和力小的先被洗脱下来，从而分离。

三、离子交换分离操作技术

1、交换过程

始漏点

始漏量

总交换量

始漏量，控制流速

2、洗脱过程

用洗脱液将交换到树脂上的离子置换下来的过程

洗脱曲线，洗脱顺序与亲和力的关系

阳离子交换树脂用HCl洗脱

阴离子:

NaOH、NaCl、HCl

3、树脂的再生阳离子型用

处理

阴离子型用

处理

四、应用

1、水的净化；2、富集；3、离子的分离

了解水的净化过程

§8.4液相色谱分离法

一、纸上色谱分离法

1、分离原理：

滤纸作载体，利用纸上吸着的水分作固定相，另取一有机溶剂作流动相（展开剂），根据不同物质在两相间的分配比不同而进行分离

2、比移值Rf

用比移值来衡量各组分的分离情况

Rf=1，D值很大，被测组分不溶于固定相

Rf=0，D值很小，被测组分不溶于流动相

Rf值越大的组分,分配比越大;不同组的分Rf相差越大,分离效果越好.

3、应用

二、薄层色谱分离法

1、方法原理

吸附剂：

硅胶，Al2O3

吸附—解吸—再吸附—再解吸的过程

吸附剂和展开剂的一般选择原则是：

非极性组分的分离，选用活性强的吸附剂，用非极性展开剂，

极性组分的分离，选用活性弱的吸附剂，用极性展开剂。

2、操作

①薄层板制作（或购买）；②点样；③展开；④显色；⑤定性（

）不同，或定量（比色测定）。

3、应用

§8.5气浮分离法

一、方法原理

二、气浮分离法的类型

1、离子气浮分离法；

2、沉淀气浮分离法；

3、溶剂气浮分离法

三、影响气浮分离效率的主要因素